DE4331231A1 - Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung der
Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners.
Bei atmosphärischen Gasbrennern, wie sie beispielsweise
für Heizungen oder dergl. eingesetzt werden, ist man zur
Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Erzielung einer
möglichst niedrigen Schadstoffemission über das Abgas
dazu übergegangen, das Brenngas zumindest teilweise mit
Primärluft vorzumischen und das so erzeugte Brenngas-
Luftgemisch der mit Flammöffnungen versehenen Brennerfläche
zuzuführen, auf der dieses Brenngas-Luftgemisch in Flammen
verbrennt. Bei teilweise vormischenden Einrichtungen wird
der restliche Teil der notwendigen Verbrennungsluft inner
halb des Brennraumes als Sekundärluft der Flamme zugeführt.
Die Vormischung erfolgt in der Regel so, daß über eine
Gasdüse das Brenngas mit einem vorgegebenen Gasdruck in
eine Mischkammer eingeleitet wird, wobei in Abhängigkeit
des Impulses des aus der Gasdüse austretenden Brenngas
stromes und der geometrischen Ausbildung der Mischkammer,
die in der Regel als Mischrohr ausgebildet ist, ein bestimm
ter Volumenstrom Luft angesaugt wird. Die Gemischbildung
kann bei Atmosphärendruck entsprechenden Drücken unter
Zuhilfenahme eines Lüfters oder eines Gebläses erreicht
werden. Um nun eine optimale Flammengüte bei minimalen
Stoffemissionen zu erreichen, mit der Gasvolumenstrom
genau auf die Wobbezahl des eingesetzten Brenngases abge
stimmt werden. Wird dem Brenner nunmehr ein Brenngas zuge
führt, das eine von der Grundeinstellung abweichende Wobbe
zahl aufweist, so kann je nach der Änderung der Wobbezahl
der angesaugte Primärluftmengenstrom zu hoch sein, so
daß es bei hoher CO-Emission zum Abheben und Erlöschen
der Flamme kommen kann. Ergibt sich aufgrund der Wobbezahl
des Brenngases ein zu niedriger Primärluftmengenstrom,
dann rückt die Flamme sehr nahe an die Brennerfläche heran,
so daß es zu einer starken Erwärmung bis zur Überhitzung
und Zerstörung der Brennerfläche kommen kann. Da es nun
kaum möglich ist, die Gasversorgungsnetze mit einem Brenngas
mit konstanter Wobbezahl zu versorgen, wurde bisher ein
derartiger atmosphärischer Gasbrenner so abgestimmt, daß
er sowohl bei einem Gas mit einem niedrigen Wobbeindex
als auch bei einem Gas mit einem hohen Wobbeindex noch
innerhalb der vorgeschriebenen Emissionsgrenzen liegt.
Gleichwohl läßt es sich nicht vermeiden, daß es häufig
bei derartigen Änderungen der Wobbezahl des Brenngases
zu den zuvor geschilderten irregulären Verbrennungszuständen
kommt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Regulierung der Flammengüte bei einem atmosphärischen
Gasbrenner zu schaffen, das zu einer automatischen Anpassung
des Primärluftmengenstroms an die Brenngasbeschaffenheit
führt.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren
zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen
Gasbrenners vorgeschlagen, bei dem das Brenngas über eine
Gasdüse in eine Mischkammer eingeleitet wird, in die zusätz
lich zum Brenngas ein Mindestvolumenstrom an Primärluft
über einen Zufuhrquerschnitt eingeführt wird, und das
erzeugte Brenngas-Primärluftgemisch über eine mit Flammen
öffnungen versehene Brennerfläche in den Brennraum eingelei
tet wird und wobei der Volumenstrom der Primärluft in
Abhängigkeit von der im Bereich der Brennerfläche herr
schenden Brennraumtemperatur zwischen einem vorgegebenen
Mindestvolumenstrom und einem Maximalvolumenstrom verändert
wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Änderung
des Primärluftvolumenstroms unmittelbar in Abhängigkeit
von der Brennraumtemperatur vorgenommen werden kann, da
ein Brenngas mit niedriger Wobbezahl zu einer geringeren
Brennraumtemperatur und ein Brenngas mit einer hohen Wobbe
zahl zu einer entsprechend erhöhten Brennraumtemperatur
führt. Da somit zwischen der Wobbezahl und der Temperatur
ein unmittelbarer Zusammenhang besteht, bietet das erfin
dungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die entsprechend
der Wobbezahl des Brenngases notwendige Primärluftmenge
zu regulieren, so daß auch bei einer sich während des
Betriebes ändernden Brenngasqualität eine automatische
Anpassung des Primärluftvolumenstroms an diese Änderung
erfolgt. Damit ist es möglich, einen derartigen atmosphäri
schen Gasbrenner auch unter sich jeweils ändernden Bedin
gungen mit hohem Wirkungsgrad und geringstmöglicher Abgas
emission ohne manuellen Eingriff an der Brennereinstellung
zu betreiben.
Der vorstehende Begriff "Primärluft" betrifft immer die
Zumischung eines Sekundärmediums zu einem Brenngas, so
daß das Sekundärmedium sowohl Luft als auch ein Abgas-Luftge
misch oder auch ein Brenngas-Luftgemisch sein kann.
Die Erfassung der Brennraumtemperatur kann entsprechend
den Ausgestaltungen des Verfahrens sowohl über die Erfassung
der Flammentemperatur, insbesondere der Strahlungstemperatur
wenigstens einer Flamme erfolgen, aber auch durch die
Erfassung der Temperatur eines Brenner- und/oder Brennkammer
bauteils erfolgen. Die Erfassung der Brennraumtemperatur
über die Strahlungstemperatur wenigstens einer Flamme
führt zu einer sehr viel schnelleren Veränderung als dies
die Erfassung der Brennraumtemperatur über die Temperatur
eines Brenner- und/oder Brennkammerbauteils möglich ist,
da hier je nach der Größe der Masse und dem Material des
Bauteils eine größere spezifische Wärmekapazität und damit
ein etwas größeres Temperaturbeharrungsvermögen vorhanden
ist.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Änderung bei einem Gasbrenner,
der mit einem Stellelement zur Veränderung des Ansaug
querschnitts versehen ist, die Stellbewegung des Verstell
elementes über eine temperaturabhängige Formänderung eines
Stellmittels bewirkt wird, das der Brennraumtemperatur
ausgesetzt ist. Der Begriff "Brennraumtemperatur" ist
im Sinne der vorstehenden Ausführungen über die Temperatur
erfassung zu verstehen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil,
daß ohne Hilfsenergie die Stellbewegung zur Anpassung
des Primärluftvolumenstroms erfolgen kann, da die Formände
rung des Stellmittels unmittelbar in die Stellbewegung
umgesetzt werden kann. Die Formänderung kann hierbei in
einer einfachen Längenänderung, einer Volumenänderung
sowie in einer Änderung der Bauteilkontur bestehen, wie
dies beispielsweise bei einem Bimetallelement der Fall
ist.
Die Erfindung betrifft auch einen atmosphärischen Gasbrenner,
insbesondere zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß ist der atmosphärische Gasbrenner mit
wenigstens einer Gasdüse versehen, die in eine Mischkammer
mündet, der eine mit Flammöffnungen versehene Brennerfläche
zugeordnet ist, wobei die Mischkammer eine der Gasdüse
zugeordnete Primärluft-Zufuhröffnung aufweist, die mit
einem Verstellelement zur Veränderung des freien Strömungs
querschnittes der Primärluft-Zufuhröffnung versehen ist,
das mit einem Stellmittel in Verbindung steht, das temperatur
fühlend mit dem Brennraum in Verbindung steht. Diese Anord
nung hat den Vorteil, daß der freie Strömungsquerschnitt
der Primärluft-Zufuhröffnung unmittelbar in Abhängigkeit
der Brennraumtemperatur verstellt werden kann und zwar
in der Weise, daß der Primärluftvolumenstrom automatisch
an eine sich etwa ergebende Veränderung der Gasbeschaffen
heit anpaßt. Sinkt beispielsweise der Wobbeindex des ange
lieferten Brenngases während des Betriebes ab, so sinkt
auch entsprechend die Brennraumtemperatur ab, 50 daß über
das Verstellelement entsprechend der Primärluftvolumenstrom
reduziert wird. Bei entsprechender Auslegung des Stellmittels
und des den freien Strömungsquerschnitt verändernden Ver
stellelementes kann hier eine automatische optimale Anpas
sung des Primärluftvolumenstroms an die jeweilige Gasbe
schaffenheit erfolgen. Hierbei kann zwischen dem Stellmittel
und dem Verstellelement eine Einstellmöglichkeit vorgesehen
werden, um beispielsweise einen "Totweg" vorzusehen, so
daß eine Bewegung des Verstellelementes erst ab einer
vorgebbaren bzw. einstellbaren Temperatur erfolgt.
Das Stellmittel kann hierbei in unterschiedlicher Weise
verwirklicht werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Stellmittel durch ein Bimetall-Element
gebildet wird, das mit einem außerhalb des Brennraums
liegenden Ende mit dem Verstellelement verbunden ist und
das mit dem anderen Ende in den Flammbereich des Brenners
reicht. Dadurch, daß das in den Brennraum reichende Ende
unmittelbar der Temperatureinwirkung durch die Flamme
ausgesetzt ist, ergibt sich eine unmittelbare Umsetzung
jeder Temperaturänderung in eine Stellbewegung und damit
in eine Veränderung der Position des Verstellelementes.
Das in den Flammbereich reichende Ende des Bimetall-Elemen
tes kann hierbei mit Abstand zu einer Flamme auf der Brenner
fläche angeordnet sein, so daß es entweder der Wärmestrah
lung der Flamme ausgesetzt ist oder aber unmittelbar im
Abgasstrom über der Flamme sich befindet. Die Anordnung
erfolgt zweckmäßigerweise so, daß dieses "temperaturfühlende"
Ende des Bimetall-Elementes möglichst wenig oder gar nicht
durch den Eintritt von kalter Sekundärluft oder durch
Wärmeableitung an umliegende Brennraumteile gekühlt wird.
Die sich in Abhängigkeit von der Temperatur ergebende
Formänderung des Bimetall-Elementes bewirkt unmittelbar
die Stellbewegung.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Stellmittel durch ein Bimetall-Element gebildet
wird, das mit einem außerhalb des Brennraumes liegenden
Ende mit dem Verstellelement verbunden ist und das mit
dem anderen Ende an einem der Erhitzung durch den Brenner
ausgesetzten Bauteil des Brennraumes befestigt ist. Bei
dieser Ausgestaltung ergibt sich schon aufgrund der Anord
nung eine gewisse Verzögerung zwischen der Änderung der
Temperatur im Flammenbereich und der Einleitung der Stell
bewegung. Der Vorteil besteht jedoch darin, daß das "tempera
turfühlende" Ende des Bimetall-Elementes nicht unmittelbar
der Einwirkung der Flammen ausgesetzt ist und damit höhere
Standzeiten erreichbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Stellmittel durch einen mit einem unter Temperatur
einfluß sich ausdehnenden Medium gefüllten Dehnungsbehälter
gebildet wird, der von der Brennraumtemperatur beaufschlag
bar ist und dessen bewegbares Ende mit dem Verstellelement
in Verbindung steht. Ein derartiger Dehnungsbehälter kann
mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas gefüllt sein,
wobei der Behälter selbst dehnungsfähig ausgebildet ist,
beispielsweise in Form eines Faltenbalges, oder aber in
Form einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist, wobei
dann der sich bewegende Teil einer derartigen Kolben-
Zylinder-Einheit auf das Verstellelement einwirkt. Als
Flüssigkeit müssen hier Flüssigkeiten mit hochliegendem
Siedepunkt verwendet werden und/oder der der Brennraumtempe
ratur ausgesetzte Teil des Dehnungsbehälters so angeordnet
sein, daß selbst bei der maximal erreichbaren Temperatur
der Siedepunkt nicht erreicht wird. Auf jeden Fall müssen
nichtbrennbare Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Stellmittel durch einen elektrischen Stellmotor
gebildet wird, der über eine Regeleinrichtung mit einem
dem Brennraum zugeordneten Temperaturfühler angesteuert
wird. Für diese Ausgestaltung ist zwar eine Hilfsenergie
für den Betrieb des Stellmotors und für die üblicherweise
elektrische Regeleinrichtung erforderlich. Der Vorteil
besteht jedoch darin, daß zum einen über eine entsprechende
Auslegung und/oder Programmierung der Regeleinrichtung
und einen entsprechenden Temperaturfühler, beispielsweise
einen Strahlungspyrometer oder einem Thermoelement, eine
sehr feinfühlige Steuerung des Stellmotors bewirkt werden
kann, der eine nahezu exakte Anpassung des jeweiligen
Primärluftvolumenstroms an die durch die jeweils angeliefer
te Gasart vorgegebene Temperatur ermöglicht.
Das Verstellelement kann in vielfältiger Weise ausgebildet
werden. In der einfachsten Ausführungsform wird das Stell
element durch einen Schieber gebildet, durch den die Primär
luft-Zufuhröffnung der Mischkammer zumindest über einen
Teil ihres freien Querschnitts verschließbar ist. Der
Schieber kann hierbei Teil des Stellmittels, beispielsweise
eines Bimetallelementes sein, das mit einem Ende den freien
Querschnitt überdeckt. Bei der Auslegung des Verstellelemen
tes muß dafür Sorge getragen werden, daß selbst bei voll
ständig geschlossenem Stellelement durch eine entsprechende
Bemessung der Primärluft-Zufuhröffnung oder eine entsprechen
de Bypassöffnung immer eine Mindestluftmenge durch das
über die Gasdüse in die Mischkammer einströmende Gas angesaugt
wird. Im übrigen kann die die Primärluft-Zufuhröffnung
überdeckende Kontur des Schiebers so bemessen werden,
daß beispielsweise nicht lineare Stellbewegungen des Stell
mittels entsprechend kompensiert werden, so daß sich hin
sichtlich der Verstellung des Primärluftvolumenstroms
eine in Abhängigkeit von der erfaßten Brennraumtemperatur
lineare Veränderung ergibt. Über die entsprechende Formge
bung der Kontur läßt sich aber auch jede beliebige andere
Charakteristik der Veränderung des Primärluftvolumenstroms
bewirken.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine
in einen Brennraum einzusetzenden Gas
brenner,
Fig. 2 eine Stirnansicht des Brenners gem. Fig. 1
mit Aufsicht auf das Verstellelement,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Brenner
gem. Fig. 1,
Fig. 4 unterschiedliche Betriebsstellungen des
Verstellelementes,
4.1 Brennerstart
4.2 geringer Heizwert
4.3 mittlerer Heizwert
4.4 hoher Heizwert,
4.1 Brennerstart
4.2 geringer Heizwert
4.3 mittlerer Heizwert
4.4 hoher Heizwert,
Fig. 5 in einem Längsschnitt eine andere
Ausführungsform des Verstellelements,
Fig. 6 eine Abwandlung der Ausführungsform gem.
Fig. 5,
Fig. 7 eine Stirnansicht auf das Stellmittel
der Ausführungsform gem. Fig. 5,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform des Ver
stellelements.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform für einen atmosphä
rischen Gasbrenner besteht im wesentlichen aus einer Halte
platte 1, die mit einer Primärluft-Zufuhröffnung 2 versehen
ist, die die Einmündung für eine beispielsweise rohrförmig
ausgebildete Mischkammer 3 bildet. Das der Primärluft-
Zufuhröffnung 2 abgekehrte Ende 4 der Mischkammer 3 mündet
in eine Verteilerkammer 5 ein, die auf ihrer Oberseite
als Brennerfläche 6 ausgebildet ist, die mit einer Vielzahl
von Flammöffnungen 7 versehen ist, so daß das aus der
Mischkammer 3 in die Verteilerkammer 5 eintretende Luft-
Gas-Gemisch nur über die Flammöffnungen 7 in den Brennraum
eintreten kann.
Der Primärluft-Zufuhröffnung 2 ist eine Gasdüse 8 mit
entsprechendem Abstand zugeordnet, durch die ein Brenngas
mit entsprechendem Druck und damit mit entsprechender
Strömungsgeschwindigkeit durch die Primärluft-Zufuhröff
nung 2 in die Mischkammer 3 einströmt und hierbei aus
der Umgebung entsprechend der Strömungsenergie des Brenn
gases Luft mitreißt. Der Primärluft-Zufuhröffnung 2 kann
ein Ansauggehäuse zugeordnet sein, das mit Eintrittsöffnun
gen mit entsprechendem Querschnitt versehen ist. In der
Mischkammer 3 wird das Brenngas mit der angesaugten Primär
luft vermischt und tritt dann durch die freie Öffnung
am Ende 4 in die Verteilerkammer 5 ein, aus der es dann
durch die Flammöffnungen 7 in den hier nicht näher darge
stellten Brennraum austritt. Über eine nicht näher darge
stellte Zündeinrichtung wird das Brenngas entzündet, so
daß entsprechend der Zahl der Flammöffnungen auch eine
entsprechende Zahl von Einzelflammen vorhanden ist. Durch
eine hier nicht näher dargestellte Zusatzöffnung im Brenn
raum nehmen dann die einzelnen Flammen zusätzlich zu der
zugemischten Primärluft die für die vollständige Verbrennung
erforderliche Sekundärluft auf.
Der Primärluft-Zufuhröffnung 2 ist auf der Tragplatte 1
ein schieberförmiges Verstellelement 9 zugeordnet, das
vertikal auf- und abbewegbar an der Trägerplatte 1 geführt
ist. Das Verstellelement 9 ist so ausgebildet, daß es
den freien Querschnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2
zumindest teilweise überdeckt und so den freien Durchtritts
querschnitt entsprechend vermindert. Bei einer Verschiebung
des Verstellelementes 9 nach oben wird dann entsprechend
dem Verschiebeweg der freie Durchtrittsquerschnitt der
Primärluft-Zufuhröffnung 2 freigegeben.
Mit dem Verstellelement 9 ist ein Stellmittel 10 verbunden.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das
Stellmittel 10 durch ein Bimetall-Element gebildet, das
mit seinem außerhalb des Brennraums liegenden Ende 11
mit dem Verstellelement 9 in Verbindung steht und das
mit dem anderen, innerhalb des Brennraums liegenden Ende 12
in den Flammbereich der Brennerfläche 6 reicht. Das Bimetall
element 10 ist hierbei mit der Tragplatte 1 fest verbunden,
so daß bei einer Temperaturbeaufschlagung des im Brennraum
liegenden Endes 12 das Bimetall-Element 10 seine Form
ändert und hierbei mit dem außerhalb des Brennraums liegen
den Ende 11 das Verstellelement 9 bei entsprechender Zuord
nung in Abhängigkeit von der Temperaturbeaufschlagung
nach oben verschiebt.
Fig. 2 zeigt in etwa größerem Maßstab eine Aufsicht auf
das Verstellelement 9, das in seiner vollständig angehobenen
Position dargestellt ist, so daß der freie Durchtrittsquer
schnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2 vollständig freiliegt.
Strichpunktiert ist die Minimalstellung angedeutet, wobei
zu erkennen ist, daß die Abdeckung des freien Querschnitts
der Primärluft-Zufuhröffnung 2 über einen entsprechenden
Ausschnitt 13 im Verstellelement 9 bewirkt wird.
Fig. 3 zeigt die anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene
Anordnung in einem Längsschnitt, in dem der Verlauf der
Strömung durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet ist.
In Fig. 4 sind in einer Aufsicht entsprechend Fig. 2 verschie
dene Positionen des Verstellelementes 9 in bezug auf den
freien Querschnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2 dargestellt.
Das Verstellelement 9 weist hierbei einen Ausschnitt 13
auf, der eine Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände
erlaubt. Anstatt eines einfachen Halbkreisausschnittes,
wie anhand von Fig. 1 und 2 gezeigt, ist bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel der Ausschnitt 13 in seinem dem freien Durch
trittsquerschnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2 zugekehrten
Bereich mit vorzugsweise symmetrisch angeordneten Abdeckkon
turen 14 versehen. Die Abdeckkonturen 14 sind hierbei
so angeordnet und so geformt, daß sie für die in Fig. 4.1
dargestellte Stellung "Brennerstart" bei kaltem Brennraum
unabhängig von der Wobbezahl des Gases eine Reduzierung
der zuströmenden Primärluft bewirken.
Weist nun das zur Verfügung stehenden Brenngas eine geringe
Wobbezahl auf, so daß entsprechend dem geringen Heizwert
auch die Flammtemperatur gering ist, dann wird das Verstell
element 9 nur um ein geringes Maß angehoben, so daß entspre
chend der vorgegebenen notwendigen Reduzierung des Primär
luftvolumenstromes die Abdeckkonturen 14 den freien Quer
schnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2 maximal abdecken,
wie in Fig. 4.2 gezeigt.
Steht nun andererseits ein Brenngas mit einer mittleren
Wobbezahl, d. h. mit einem mittleren Heizwert zur Verfügung,
so wird, wie in Fig. 4.3 gezeigt, das Verstellelement
entsprechend der sich höher einstellenden Flammtemperatur
höher angehoben, so daß der freie Querschnitt der Primärluft-
Zufuhröffnung 2. um ein geringeres Maß durch die Abdeckkon
turen 14 abgedeckt wird.
Steht nun ein Brenngas mit hoher Wobbezahl, d. h. mit
einem hohen Heizwert und damit auch mit einem hohen Luftbe
darf zur Verfügung, so wird über die entsprechend höhere
Flammtemperatur das Verstellelement 9 so weit angehoben,
daß der freie Querschnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2
vollständig freigegeben wird. Damit ist es möglich, bei
vorgegebener Gasdüse 8 und vorgegebenem freien Strömungs
querschnitt der Primärluft-Zufuhröffnung 2, innerhalb
den durch die Abdeckkontur 14 vorgegebenen Grenzen für
einen entsprechend definierten Bereich Brenngase mit unter
schiedlicher Wobbezahl ohne manuellen Stelleingriff in
einem vorgegebenen Mischungsverhältnis mit Primärluft
zu mischen. Die Anpassung an die unterschiedliche Wobbezahl
erfolgt automatisch in Abhängigkeit der hieraus sich er
gebenden Flamm- oder Brennraumtemperatur, so daß eine
derartige Anpassung auch während des Betriebs bei sich
ändernder Brenngasqualität erfolgt.
Fig. 5 zeigt in einem Längsschnitt entsprechend Fig. 3
eine abgewandelte Form für das Stellmittel und das Verstell
element. Bei dieser Ausführungsform ist der Mündungsbereich
der Gasdüse 8 von einem die Primärluft-Zufuhröffnung 2
umschließenden Einlaßgehäuse 15 umschlossen, das eine
kleine, in ihrem Querschnitt nicht veränderbare Primärluft-
Zufuhröffnung 16 aufweist, durch die der Zustrom eines
Mindestvolumenstroms gewährleistet ist. Das Einlaßgehäuse
15 ist mit einer zweiten, in Form eines Ansaugstutzens 17
ausgebildeten Primärluft-Zufuhröffnung 18 versehen. Die
Primärluft-Zufuhröffnung 18 des Einlaßgehäuses 15 ist
hierbei über ein klappenartig wirkendes Verstellelement
9.1 verschließbar, das durch das außerhalb des Brennraums
liegende Ende eines Bimetall-Elementes 10 gebildet wird
und das mit dem anderen, in den Flammenbereich des Brenn
gases reichenden Ende 12 in Verbindung steht. In kaltem
Zustand ist das Bimetall-Element 10 gestreckt, wie durch
die strichpunktierte Linie angezeigt, so daß die Primärluft-
Zufuhröffnung 18 abgedeckt ist. Entsprechend der Erwärmung
des Bimetall-Elementes 10 in Abhängigkeit von der sich
einstellenden Brennraum- bzw. Flammtemperatur wird das
Verstellelement 9.1 angehoben und je nach Höhe der Tempera
tureinwirkung der freie Querschnitt der Primärluft-Zufuhr
öffnung 18 mehr oder weniger freigegeben.
In Fig. 6 und 7 ist eine Abwandlung der Ausführungsform
gem. Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist als
Stellmittel 10 eine Metallspirale im Innenraum der Brenn
kammer angeordnet. Die Anordnung erfolgt hierbei so, daß
die Metallspirale, die aus einem Metall mit gutem Wärmedeh
nungskoeffizienten besteht, aber nicht zwangsläufig aus
einem Bimetallstreifen bestehen muß, mit ihrem einen Ende
21 an einen feststehenden Teil der Brennkammer festgelegt
ist. Das innere Ende der Spirale ist hierbei mit einer
drehbar gelagerten Welle 22 verbunden, die an ihrem freien
Ende mit einem Verstellelement 9.2 in Form einer Drossel
klappe verbunden ist, über die die Primärluft-Zufuhröff
nung 18 des Ansaugstutzens 17 verschlossen werden kann.
Durch einen feststehenden Anschlag für die Drosselklappe
ist hierbei sichergestellt, daß immer ein Mindestvolumen
strom angesaugt werden kann, d. h. daß die Drosselklappe
die Primärluft-Zufuhröffnung 18 nicht vollständig verschließen
kann und zwar unabhängig von der im Brennraum herrschen
den Temperaturlage. Die Anordnung ist hierbei so getroffen,
daß mit zunehmender Temperatur das als Spirale ausgebildete
Verstellelement 10 die Drosselklappe 9.2 in Öffnungsstel
lung dreht. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform
besteht darin, daß die "Null-Lage", wie sie für ein Brenn
gas mit geringem Heizwert vorgegeben werden muß, durch
eine entsprechende Verstellung der Drosselklappe bzw.
durch eine entsprechende Vorspannung der Spirale auf die
örtlichen Gegebenheiten einstellbar ist. Das als Spirale
geformte Verstellmittel muß nun so dimensioniert ausgelegt
werden, daß die gewünschte Verstellung zwischen geringem
Luftbedarf bei niedrigem Heizwert und maximalem Luftbedarf
bei hohem Heizwert erfolgt.
Es ist auch möglich, die Drosselklappe 9.2 im Ansaugstutzen
17 frei spielen zu lassen, um die anhand von Fig. 4 be
schriebenen unterschiedlichen Luftbedarfsanforderungen
zu verwirklichen. Durch einen entsprechenden Ausschnitt
bzw. einer entsprechenden Bohrung in der Drosselklappe
selbst kann die Mindestluftmenge unveränderbar vorgegeben
werden. In kaltem Zustand ist dann die Drosselklappe über
die horizontale Stellung verschwenkt, so daß über den
durch die Mindestluftmenge vorgegebenen Volumenstrom hinaus
eine Klappenstellung "Brennerstart" gegeben ist. Auf diese
Weise kann erreicht werden, daß auch bei einer derartigen
schwenkbaren Drosselklappe 9.2 eine der Fig. 4.2 entspre
chend größtmögliche Reduzierung des Luftansaugquerschnittes
für den geringen Luftbedarf bei geringem Heizwert erzielt
wird. Mit zunehmender Erhitzung öffnet dann die Drossel
klappe 9.2 über dieses Maß hinaus und gibt letztlich den
Strömungsquerschnitt nahezu vollständig frei.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gem.
Fig. 5. Auch hier ist die Primärluft-Zufuhröffnung 2 von
einem Einlaßgehäuse 15 umschlossen, in die die Gasdüse 8
einmündet. Das Einlaßgehäuse 15 ist auf seinem Außenumfang
mit einer Vielzahl von Öffnungen 19 versehen, die vorzugs
weise schlitzförmig ausgebildet und in aufeineranderfolgen
den Schraubenlinien auf den Umfang verteilt sind. Die
Öffnungen 19 sind auf der Außenseite durch ein ringförmiges
Verstellelement 9.2 abgedeckt, das auf dem Außenumfang
des Einlaßgehäuses 15 in axialer Richtung verschiebbar
gelagert ist. Als Stellmittel ist bei diesem Ausführungs
beispiel ein Dehnungsbehälter 20 vorgesehen, der mit einem
sich unter Temperatureinfluß ausdehnenden Medium, beispiels
weise einem Gas oder einer Flüssigkeit, gefüllt ist. Dieser
Dehnungsbehälter 20 ist mit seinem einem Ende dem Brennraum
zugekehrt und steht mit einem anderen, frei beweglichen
Ende mit dem Stellelement 9.2 in Verbindung, so daß in
Abhängigkeit von der Temperatur das Stellelement 9.2 die
schlitzförmigen Öffnungen 19 mehr oder weniger freigibt.
Durch entsprechende Leitelemente auf der Innenwandung
des Einlaßgehäuses 15 ist es hierbei möglich, der zuströmen
den Primärluft einen Drall zu erteilen, so daß hierdurch
noch die Vermischung mit dem aus der Gasdüse 8 austretenden
Brenngasstrahl in der rohrförmigen Mischkammer verbessert
wird.
Ein derartiges, als Dehnungsbehälter ausgebildetes Stell
mittel kann in gleicher Weise aber auch für eine schieber
artig ausgebildetes Stellelement verwendet werden, wie
es anhand von Fig. 1, 2 und 3 beschrieben ist. Der Dehnungs
behälter kann hierbei als Metall-Faltenbag ausgebildet
sein oder aber auch als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet
sein, wobei zumindest ein Teil der Zylinderwandung mit
dem Brennraum in Verbindung steht und so der Temperatureinwir
kung ausgesetzt ist.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschrie
bene Ausführungsbeispiel eines atmosphärischen Gasbrenners
beschränkt. Die Form der Mischkammer, der Verteilerkammer,
der Brennerfläche und der Gestaltung der Luftzufuhr kann
auch anders gewählt werden, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphä
rischen Gasbrenners, bei dem das Brenngas über eine Gasdüse
in eine Mischkammer eingeleitet wird, in die zusätzlich
zum Brenngas ein Mindestvolumenstrom an Primärluft über
einen Zufuhrquerschnitt eingeführt wird und das erzeugte
Brenngas-Primärluft-Gemisch über eine mit Flammöffnung
versehene Brennerfläche in den Brennraum eingeleitet wird
und wobei der Volumenstrom der Primärluft in Abhängigkeit
von der im Bereich der Brennerfläche herrschenden Brennraum
temperatur zwischen einem vorgegebenen Mindestvolumenstrom
und einem Maximalvolumenstrom verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennraumtemperatur über die Strahlungstemperatur
im Bereich wenigstens einer Flamme erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennraumtemperatur über die Temperatur eines
Brenner- und/oder Brennkammerbauteils erfaßt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einem Gasbrenner, der mit einem
Verstellelement zur Veränderung des Ansaugquerschnittes
versehen ist, die Stellbewegung des Verstellelementes
über eine temperaturabhängige Formänderung eines Stell
mittels bewirkt wird, das der Brennraumtemperatur ausge
setzt ist.
5. Atmosphärischer Gasbrenner, insbesondere zur Anwendung
des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit wenigstens
einer Gasdüse (8), die in eine Mischkammer (3) mündet,
der eine mit Flammöffnungen (7) versehene Brennerfläche
(6) zugeordnet ist, wobei die Mischkammer (3) eine der
Gasdüsen (8) zugeordnete Primärluft-Zufuhröffnung (2)
aufweist, die mit einem Verstellelement (9) zur Veränderung
des freien Strömungsquerschnittes der Primärluft-Zufuhröff
nung (2) versehen ist, das mit einem Stellmittel (10)
in Verbindung steht, das temperaturfühlend mit dem Brenn
raum in Verbindung steht.
6. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellmittel (10) durch ein unter Temperatureinfluß
seine Form änderndes Metallelement, vorzugsweise ein Bimetall-
Element gebildet wird, das mit einem Ende mit dem Verstell
element (9) verbunden ist und das zumindest mit dem anderen
Ende in den Flammbereich des Brenners reicht.
7. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellmittel durch ein unter Temperatureinfluß
seine Form änderndes Metallelement, vorzugsweise ein Bimetall-
Element gebildet wird, das mit einem Ende, vorzugsweise
mit einem außerhalb des Brennraumes liegenden Ende, mit
dem Verstellelement (9) verbunden ist und das mit dem
anderen Ende an einem der Erhitzung durch den Brenner
ausgesetzten Bauteil des Brennraumes befestigt ist.
8. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellmittel durch einen mit einem unter Temperatur
einfluß sich ausdehnenden Medium gefüllten Dehnungsbehäl
ter (20) gebildet wird, der von der Brennraumtemperatur
beaufschlagbar ist und dessen bewegbares Ende mit dem
Verstellelement (9.2) in Verbindung steht.
9. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellmittel durch einen elektrischen Stellmotor
gebildet wird, der über eine Regeleinrichtung von einem
dem Brennraum zugeordneten Temperaturfühler angesteuert
wird.
10. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verstellelement (9) durch einen
Schieber oder eine Drosselklappe gebildet wird, durch
den die Primärluft-Zufuhröffnung (2) der Mischkammer (3)
zumindest über einen Teil ihres freien Querschnitts ver
schließbar ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4331231A DE4331231A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens |
EP94114255A EP0643264A1 (de) | 1993-09-15 | 1994-09-10 | Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4331231A DE4331231A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens |
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DE4331231A1 true DE4331231A1 (de) | 1995-03-16 |
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ID=6497716
Family Applications (1)
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DE4331231A Withdrawn DE4331231A1 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Verfahren zur Regulierung der Flammengüte eines atmosphärischen Gasbrenners und Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens |
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Country | Link |
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EP (1) | EP0643264A1 (de) |
DE (1) | DE4331231A1 (de) |
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1993
- 1993-09-15 DE DE4331231A patent/DE4331231A1/de not_active Withdrawn
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1994
- 1994-09-10 EP EP94114255A patent/EP0643264A1/de not_active Withdrawn
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EP0643264A1 (de) | 1995-03-15 |
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